石灰岩地下矿山中深孔爆破.pdf

第2 8 卷第3 期 2 0 1 1 年9 月 爆破 B L A S T I N G V 0 1 ．2 8 N o ．3 S e p ．2 0 1 I D O I 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 4 8 7 X ．2 0 1 1 ．0 3 ．0 1 0 石灰岩地下矿山中深孔爆破 彭乐平1 ，谢世强1 ，王春华2 1 ．广东省冶金建筑设计研究院，广州5 1 0 0 8 0 ；2 ．江西理工大学，赣州3 4 1 0 0 0 摘要原石灰岩矿采用地下浅孔房柱法开采，为提高生产效率和改善工作环境，进行了中深孔爆破试验。 选用上层浅孔下层中深孔爆破回采方案。给出了单耗、孔距、排距、最小抵抗线、装药结构、堵塞长度等对比 试验数据，通过对微差控制、预裂爆破及爆破振动检测优化了各项参数，降低了矿山综合成本。 关键词地下开采；石灰石矿；房柱法开采；中深孔爆破 中图分类号T D 2 3 5 ．3 3文献标识码A文章编号1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 1 1 0 3 - 0 0 3 6 一0 3 A p p l i c a t i o no fD e e pH o l eB l a s t i n gi nL i m e s t o n eU n d e r g r o u n dM i n e P E N Gl _ e - p i n g ‘，X I ES h i ．q i a n 9 1 ，W A N GC h u n ．h u a 2 1 ．G u a n g d o n gM e t a l l u r g i c a la n dA r c h i t e c t u r a lD e s i g nI n s t i t u t e ，G u a n g z h o u5 10 0 8 0 ，C h i n a ； 2 ．J i a n g x iU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，G a n z h o u ，3 4 1 0 0 0C h i n a A b s t r a c t T h ee x p l o i to fl i m e s t o n ew a su n d e r g r o u n ds h o r th o l er o o m - a n d - p i l l a rm e t h o d ．F o ri n c r e a s i n gt h ep r o - d u e t i o ne f f i c i e n c ya n di m p r o v i n gw o r ke n v i r o n m e n t ，t h em i d - d e e ph o l eb l a s t i n gW a se x p e r i m e n t e d ，w h i c hr e c o v e r y ∞h e m ei ss h o r th o l ei nu p p e ra n dm i d d e e ph o l ei nl o w e r ．T h ec o m p a r a t i v et r i a ld a t ao fs p e c i f i cc h a r g e ，h o l e ss p a c i n g ，b u r d e n ，c h a r g i n gs t r u c t u r ea n ds t e m m i n gl e n g t h ，e t ew e r ep u tf o r w a r d ．T h ep a r a m e t e r so p t i m i z e db yc o n t r o l l i n g t h ed e l a yt i m e ，p r e s p l i f i n gb l a s t i n ga n db l a s t i n gv i b r a t i o nm o n i t o r i n gd e c r e a s e st h et o t a lc o s tf o ru n d e r g r o u n dm i n e ． K e yw o r d s u n d e r g r o u n dm i n i n g ；l i m e s t o n em i n e ；r o o m - a n d p i l l a re x p l o i t a t i o nm e t h o d ；m i d - h o l eb l a s t i n g 1 工程概况 梅县雁洋矿业有限公司对坑石灰岩矿位于梅州 市梅县雁洋镇，为改善原采用浅孔房柱法存在的工 人劳动强度大，生产效率低，生产能力小，通风条件 差等缺点，进行中深孔爆破研究与试验。矿岩为灰 岩和大理岩，矿岩坚硬稳固，坚固系数， 5 ～1 0 。矿 房长5 0 8 0m ，宽1 5m 。矿房分2 层回采，上分层高 8m ，下分层高1 0m 。先用浅孔凿岩爆破回采上分 层，留出8m 1 5m 切顶空间，作为中深孔凿岩爆破 回采下分层的工作平台。凿岩设备使用该矿露天潜 孔钻机 T a m r o c kR a n g e r6 0 0 ，钻凿下向垂直平行中 收稿日期2 0 1 l 一0 3 0 r 7 作者简介彭乐平 1 9 7 6 一 。男，江西都昌人，高级工程师，硕士，主 要从事矿山设计及爆破安全研究， E - m a i l l e p i n g p e n g 1 6 3 ．t o m 。 深孔，应用多排微差爆破技术和预裂爆破技术，控制 同段药量，减小爆破振动，一次爆破开挖下分层，在保 证安全的前提下，提高了爆破效率，降低了矿山综合 成本。 2 爆破设计 2 ．1 方案选择 因爆破的矿房两侧都有需要保护的矿柱、顶板， 经研究决定采用预裂爆破和毫秒延期微差控制爆破 技术，并进行爆破参数优化试验⋯。 炮孔布置方式采用2 排孔，三角形布孔方式。 爆破区域炮孔布置及起爆网路见图1 。 临近矿柱两侧采用预裂爆破，预裂孔孔排距及 单孔装药量相应减小。 2 ．2 中深孔爆破参数 采用T a m r o c kR a n g e r6 0 0 液压潜孔钻机，钻孔 万方数据 第2 8 卷第3 期彭乐平，谢世强，王春华石灰岩地下矿山中深孔爆破 3 7 直径 d 西 7 9m m 。 炼 抛掷方向 心、 V 八 f 乒 心桫／ 心、．瓜 岩 ＼ z l 嫩“擎 ’ 岩心 由 卜 上．＼爆破区域 4 1 苄译 心 吣弋 ＼吣 ●主炮孔O 预裂炮孔 注I 、Ⅱ、Ⅲ⋯⋯为炮孔起爆顺序，主炮孔堵塞长 为2 ．0 m 。预裂炮孔堵塞长为1 ．0 m 。 经过试验，优化后的爆破参数见表3 ，爆破参数 在生产实践中继续调整、修正，使爆破设计方案趋于 点2 更饥 图1 爆破区域炮孔布置及起爆破网路示意图 单位m 选取了4 组不同参数进行试验∞3 ，试验方案参 数及爆破质量见表1 、表2 。 表1 试验方案参数选择表 主炮孔孔底先装3 条咖7 0m m 乳胶药卷 4 ．5k g ，再放起爆药包，采用连续装药结构；预裂 炮孔采用导爆索连接，将‘b7 0m m 药卷沿纵轴线剖 开捆绑在导爆索上，采用间隔装药结构，每个预裂炮 孔装药量为8 1 2k g 。 表2 爆破质量评价表 表3 中深孔爆破参数表 序号项目名称数值序号项目名称数值 1 台阶高度H ／m 1 08 排间距b ／m 2 ．5 2 孔径∥m m 7 99 填塞长度岛／m 2 ．0 3 孔深L ／m 1 0 ．8 l O 炸药单耗／ k g 恤’3 0 ．4 4 炮孔倾角／。 9 0 l l 单孔装药量Q I ／k g 3 7 ．5 5 超深I t ／m 0 ．81 2 预裂炮孔距／m 1 ．0 6 底盘抵抗线耽／m2 ．8 1 3 预裂炮排J 眶_ ／m 1 ．5 7 孔间距a i m3 ．0 1 4 预裂孔单孔装药量／l 【g 8 ．0 3 施工安全措施 地下中深孑L 爆破主要安全是爆破振动对矿柱及 顶板的破坏影响。经过认真的研究和参阅相关矿山 爆破经验对爆破振动进行安全校核，同时，在现场爆 破过程中采用N U B O X 6 0 1 6 型仪器进行数据采集， 分析爆破振动结果HJ 。 3 ．1 爆破振动安全校核 按照质点振动速度计算公式，允许药量计算公 式为 Q V ／K 讹砰 式中y 为地表质点振速，c m ／s ；Q 为同段雷管起爆 的单响药量，k g ；尺保护物与爆破中心的距离，H i ；K ， a 为与地质、地形有关的系数，取K 1 5 0 ，a 1 ．5 。 爆破安全规程 G B 6 7 2 2 - - - 2 0 0 3 规定矿山巷 道安全允许振速为1 5 ～3 0c m ／s ，深孑L 爆破地震频率 1 0 一6 0H z 。对矿山巷道取秽 1 0c m ／s 进行控制， 安全距离与单响药量关系见表4 。 表4 安全距离与单响药量关系表 R ／m1 01 51 82 02 53 0 Q ，k g 41 52 63 66 91 2 0 3 ．2 爆破振动实测情况 试验爆破共装炸药5 0 4k g ，分7 段起爆，最大单 段药量为7 5k g 。爆破振动采用N U B O X 6 0 1 6 型仪 器进行振动测试，测点布置见图1 所示，试验结果见 表5 。 表5 爆破振动测试结果 万方数据 爆破2 0 1 1 年9 月 参照爆破安全规程有关规定，矿山巷道的最 大安全震动速度为1 5 3 0c m ／s 1 0 一1 0 0H z ，所 以本次爆破振动不会对岩石矿柱支撑造成损伤。 4 爆破效果 由于采用了预裂爆破与微差控制爆破技术，有 效地控制了爆破振动和空气冲击波对两侧矿柱及顶 板的破坏影响，经过多次爆破试验，并且对两侧矿柱 进行了振动检测，结果符合安全要求。 采用优化后的中深孑L 爆破每次爆破崩落矿量达 20 0 0 多t ，是原手风钻浅孔单次爆破量的5 倍，钻孔 爆破成本由原来的4 ．4Y r _ ／t ，降低到3 ．8 影t ，铲装 运效率提高了5 倍，降低了矿山综合成本，取得了较 显著成绩，同时减少作业人员在顶板下作业的时间， 矿山安全得到进一步改善。 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 ] 刘殿中．工程爆破实用手册[ M ] ．北京冶金工业出版 社，1 9 9 9 ． [ 2 ] 张钦礼，郑晶晶，张德明，等．新桥硫铁矿凿岩爆破参 数优化试验研究[ J ] ．爆破，2 0 0 9 ，2 6 3 l - 5 ． [ 3 ] 郑晓硕，王剑，周乃松．无底柱分段崩法中深孔爆破 参数试验[ J ] ．爆破，2 0 0 9 ，2 6 1 5 0 - 5 3 ． [ 4 ] 刘治峰，张戈平，王炳恒．深孔爆破振动测试分析与降 振措施[ J ] ．爆破，2 0 1 0 ，2 7 1 1 0 7 1 1 0 ． 上接第3 5 页 则经过计算，W 1 ．4 3m 。 根据“冶金矿山设计参数资料”中深孔落矿石 最小抵抗线为钻头直径的2 3 3 0 倍。当钻头直径 为6 0m m 时 W l 2 3 0 ．0 6 1 ．3 8m W 2 3 0 0 ．0 6 1 ．8m 综合以上情况，取最小抵抗线1 ．5m 。 4 孔距的优化 孔距的计算可以根据经验公式选取口] a 1 1 ．5 t t I 式中系数取1 ．4 ，可知a 2 ．1m 。 5 堵塞长度的优化 在扇形中深孔爆破的过程中，填塞长度一般在 0 ．4 0 ．8 W 范围内为宜，相邻炮孔采用交错不同 的堵塞长度，可以避免孔口附近炸药过分集中的状 况，降低矿石开采过程中的损失贫化率阳] 。 4 改进效果 在融冠矿业的落矿过程中，中深孔爆破按照以 上所述的途径严格组织施工爆破，相对于以前取得 了比较好的爆破效果，显著的减少了大块产出率，提 高了出矿效率，降低了采矿成本。各项技术经济指 标见表l 。 通过融冠矿业的现场实践表明，爆破效果较为 明显，矿山各项经济指标有相应的改善，上述优化中 深孔爆破的技术措施可行。但是仍然需要进一步的 探讨和实践，要不断地结合采区地质条件以及爆破 专业中出现的新技术、新工艺来指导现场的爆破工 作，使大块率下降到最低，以提高出矿效率，提高矿 山经济效益。 表1 矿块中深孔爆破技术经济指标 T a b l e1O r eb l o c k sd e e ph o l eb l a s t i n gi n t e c h n i c a la n de c o n o m i ci n d e x e s 指标名称 优然爹优箬亲擎 炸药单影 k g t 。1 0 ．6 0 O ．7 0 0 ．5 4 每米崩矿量／ t m “ 5 ．1 35 ．8 6 最小抵抗线／m 1 ．6 1 ．81 ．5 大块室j o ／． 76 ．2 孔距／m 1 ．52 ．1 损失率％ 5 ．1 小于5 贫化率- ／。／o 5 ．9 小于5 ．6 中深孔爆破采矿成本／ 元m 。 1 3 ．81 3 ．4 参考文献 R e f e r e n c e s 李萍，柯波，于燕．融冠多金属矿1 1 5 8 中段采空 区处理与放顶的探讨[ J ] ．金属矿山，2 0 1 0 4 4 7 ．4 9 ． 张明武，刘轲，关森峻．优化中深孔落矿工艺降低大 块率[ J ] ．矿业工程，2 0 0 9 ，7 2 4 0 - 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